Система нагружения буксы с электронным управлением
Изобретение предназначено для управления и регулирования амплитуды нагрузки, прикладываемой к буксе мельницы тонкого помола для обеспечения изменения нагрузки, которую измельчающий валок прикладывает к материалу, подвергаемому тонкому измельчению. Система нагружения буксы содержит серводвигатель, круговой датчик положения, вертикальный редуктор, узел с цилиндрической винтовой пружиной, управляющее устройство и пользовательский интерфейс. Заданное значение регулируемой нагрузки выбирают посредством интерфейса пользователя/оператора. Двигатель обеспечивает вращение шпильки для предварительного нагружения в узле с винтовой пружиной в соответствующем направлении посредством редуктора. При повороте шпильки гайка и втулка перемещаются в аксиальном направлении вдоль шпильки для сжатия или ослабления сжатия пружины. Нагрузка, зависящая от линейного перемещения шпильки, отображается на интерфейсе оператора. Как только уровень нагружения буксы будет достигнут, двигатель может быть выключен, поскольку узел с пружиной поддерживает выбранное нагружение буксы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к буксе для мельницы тонкого помола и, более конкретно, к системе нагружения буксы с электронным управлением, предусмотренной в мельнице для тонкого измельчения материала, такого как твердое топливо.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Хорошо известны мельницы тонкого помола, предназначенные для уменьшения размера частиц твердого топлива для обеспечения сжигания твердого топлива в печи. В мельнице тонкого помола используется некоторое сочетание ударного воздействия, истирания и дробления для измельчения твердого топлива до определенного размера частиц. Ряд типов мельниц тонкого помола может быть использован для тонкого измельчения твердого топлива, например, угля до размера твердых частиц, пригодного для сжигания в печи. К данным мельницам могут относиться шаровые барабанные мельницы, дисковые мельницы, среднеходные шаровые мельницы и кольцевые валковые или среднеходные валковые мельницы. Тем не менее, в наиболее типичных случаях среднеходные валковые мельницы с встроенным оборудованием для сортировки используются для тонкого измельчения твердого топлива для обеспечения перемещения, сушки и непосредственного сжигания пылевидного топлива, захваченного воздушной струей.
Среднеходные валковые мельницы имеют размалывающую тарелку, которую несет вращающаяся чаша. Валки с фиксированным положением установлены в буксах, обеспечивающих опору для осей валков, так, что рабочие поверхности валков приблизительно параллельны внутренней поверхности размалывающей тарелки и определяют границы очень малого зазора между ними. Давление для измельчения прикладывают посредством пружин или гидравлических цилиндров к буксе валка для измельчения твердого топлива, захваченного между рабочей поверхностью валка и размалывающей тарелкой.
Воздушная струя, как правило, используется для сушки, сортировки и перемещения твердого топлива через мельницу тонкого помола. Используемая воздушная струя, как правило, представляет собой часть воздуха для горения, называемого первичным воздухом. Первичный воздух представляет собой воздух для горения, направляемый сначала через подогреватель, в результате чего воздух для горения нагревается посредством энергии, рекуперированной из топочного дымового газа печи. Затем часть первичного воздуха направляется по трубопроводам в мельницы тонкого помола. В среднеходной валковой мельнице первичный воздух всасывается из зоны под чашей среднеходной валковой мельницы и вверх мимо букс, обеспечивающих опору для осей валков, для улавливания пылевидного твердого топлива. Малые частицы твердого топлива оказываются захваченными в первичном воздухе. Воздушная струя, содержащая твердое топливо, проходит затем через классификатор в выпускной канал мельницы тонкого помола. После прохождения через вытяжной вентилятор пылевидное топливо может накапливаться или, что является более типичным, перемещается в печь посредством воздушной струи для непосредственного сжигания.
Например, в патенте США No. 4,706,900, озаглавленном “Заменяемая система с цилиндрическими винтовыми пружинами”, который выдан 17 ноября 1987 и который переуступлен тому же заявителю, что и заявитель настоящего изобретения, проиллюстрирован вариант среднеходной валковой мельницы по предшествующему уровню техники, в котором используется узел с цилиндрическими винтовыми пружинами для приложения давления к буксе валка для измельчения твердого топлива, захваченного между рабочей поверхностью валка и размалывающей тарелкой. В патенте США No. 4,706,900 раскрыты как особенности конструкции, так и способ работы среднеходной валковой мельницы, которая пригодна для использования в целях осуществления тонкого измельчения угля, который используется для снабжения топливом работающего на угле парогенератора.
Существующие системы нагружения букс, которые определяют величину усилия для измельчения, с которым измельчающие валки воздействуют на уголь, как упомянуто выше, состоят или из системы нагружения буксы только посредством пружины, или из гидравлической системы нагружения буксы. Одну подобную конструкцию системы нагружения буксы с механической пружиной можно обнаружить, например, в патенте США No. 4,706,900, в котором она показана. Система нагружения буксы только посредством пружины состоит из пружины с образующей одно целое с ней осью с резьбой, которую регулируют вручную, в результате чего обеспечивается изменение усилия, создаваемого пружиной и прикладываемого к буксе. Данное усилие пружины, в свою очередь, обеспечивает увеличение или уменьшение нагрузки, с которой измельчающий валок воздействует на материал, подвергаемый тонкому измельчению. Кроме того, одну подобную конструкцию гидравлической системы нагружения буксы можно найти, например, в патенте США No. 4,372,496, в котором она показана. Гидравлическая система нагружения буксы включает в себя гидравлическую систему, которая может быть отрегулирована для изменения усилия, прикладываемого к буксе, что, в свою очередь, обеспечивает увеличение или уменьшение нагрузки, действующей на измельчающий валок, который осуществляет тонкое измельчение материала. Способ регулирования нагрузки на буксу, в котором используется только пружина, не образует средства для автоматического регулирования усилия, прикладываемого к буксе, когда мельница работает. Кроме того, гидравлическая система нагружения буксы требует для работы большой площади опорной поверхности, внешней по отношению к мельнице, и требует всестороннего технического обслуживания и знаний и опыта для управления гидравлической системой.
Следовательно, сохраняется необходимость в устройстве и способе, предназначенных для управления и регулирования амплитуды нагрузки, прикладываемой к буксе мельницы тонкого помола. В частности, необходима система нагружения буксы, которая выполнена с возможностью электронного управления или регулирования ее и которая позволяет преодолеть недостатки гидравлической системы нагружения буксы и системы нагружения буксы только посредством пружины.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с аспектами, проиллюстрированными здесь, предложена мельница для тонкого измельчения материала. Мельница содержит измельчающий стол, установленный с возможностью вращения на валу, и измельчающий валок, выполненный с возможностью вращения посредством буксы. Букса закреплена с возможностью ее поворота и перемещения измельчающего валка для ввода его в контакт и вывода его из контакта с материалом, размещенным на измельчающем столе. Система нагружения буксы, связанная с буксой, обеспечивает приложение усилия пружины к измельчающему валку. Система нагружения буксы содержит пружину, имеющую первый конец, связанный с буксой, который обеспечивает приложение усилия пружины к буксе. Шпилька для предварительного нагружения, связанная с пружиной, обеспечивает изменение усилия пружины, создаваемого пружиной, под действием поворота шпильки для предварительного нагружения. Двигатель, связанный со шпилькой для предварительного нагружения, обеспечивает поворот шпильки для предварительного нагружения в ответ на управляющий сигнал, характеризующий заданное усилие пружины.
В соответствии с другими аспектами, проиллюстрированными здесь, предложена система нагружения буксы для мельницы тонкого помола. Система нагружения буксы содержит пружину, имеющую первый конец, связанный с буксой, который обеспечивает приложение усилия пружины к буксе. Шпилька для предварительного нагружения, связанная с пружиной, обеспечивает изменение усилия пружины, создаваемого пружиной, под действием поворота шпильки для предварительного нагружения. Двигатель, связанный со шпилькой для предварительного нагружения, обеспечивает поворот шпильки для предварительного нагружения в ответ на управляющий сигнал, характеризующий заданное усилие пружины.
В соответствии с другими аспектами, проиллюстрированными здесь, предложен способ тонкого измельчения материала, включающий в себя приложение усилия пружины посредством системы нагружения буксы для перемещения измельчающего вала посредством буксы для ввода его в контактное взаимодействие и вывода его из контактного взаимодействия с измельчающим столом. Кроме того, способ включает в себя поворот шпильки для предварительного нагружения, предусмотренной в системе нагружения буксы, для ввода ее в контакт с пружиной, которая создает усилие пружины, при этом двигатель обеспечивает поворот шпильки для предварительного нагружения в ответ на управляющий сигнал, характеризующий заданное усилие пружины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее рассматриваются чертежи, которые представляют собой приведенные в качестве примера варианты осуществления и на которых аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями:
Фиг.1 представляет собой выполненный с частичным разрезом, вертикальный вид сбоку среднеходной валковой мельницы тонкого помола, которая снабжена системой нагружения буксы с электронным управлением, созданной в соответствии с настоящим изобретением; и
Фиг.2 представляет собой схематический вид системы нагружения буксы с электронным управлением, дополнительно иллюстрирующий увеличенное сечение системы нагружения буксы с электронным управлением, предусмотренной в среднеходной валковой мельнице тонкого помола по фиг.1, созданной в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее рассматриваются чертежи и, более конкретно, фиг.1, на которой показана среднеходная валковая мельница 10 тонкого помола в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку особенности конструкции и способ работы среднеходных валковых мельниц тонкого помола хорошо известны специалистам в данной области техники, полагают, что отсутствует необходимость в изложении здесь подробного описания среднеходной валковой мельницы 10 тонкого помола, проиллюстрированной на фиг.1. Вместо этого полагают, что для обеспечения понимания конструкции среднеходной валковой мельницы 10 тонкого помола, которая снабжена системой нагружения буксы с электронным управлением, созданной в соответствии с настоящим изобретением, достаточно просто описания основных элементов конструкции и способа работы компонентов среднеходной валковой мельницы 10 тонкого помола, с которыми взаимодействует система нагружения буксы с электронным управлением. Более подробное описание особенностей конструкции и способа работы элементов среднеходной валковой мельницы 10 тонкого помола, которые не описаны здесь подробно, приведено в документах предшествующего уровня техники, на которые сделана ссылка, например, в патенте США No. 3,465,971, который выдан 9 сентября 1969 на имя J.F. Dalenberg и др., и/или в патенте США No. 4,002,299, который выдан 11 января 1977 на имя C.J. Skalka.
Как показано на фиг.1, среднеходная валковая мельница 10 тонкого помола содержит по существу закрытый корпус 12 сепаратора. Измельчающий стол 14 установлен на валу 16, который, в свою очередь, функционально соединен с соответствующим приводным механизмом (не показан) для обеспечения соответствующего привода вала посредством данного приводного механизма. При наличии вышеуказанных элементов, расположенных в корпусе 12 сепаратора так, как показано на фиг.1, измельчающий стол 14 выполнен с возможностью приведения его в движение в направлении по часовой стрелке.
Множество измельчающих валков 18, количество которых предпочтительно равно трем в соответствии с обычной практикой, соответственно закреплены во внутреннем пространстве корпуса 12 сепаратора так, чтобы они были расположены на одинаковых расстояниях друг от друга по окружной периферии корпуса 12 сепаратора. Для сохранения ясности на фиг.1 только один измельчающий валок 18 показан. Каждый из измельчающих валков 18 опирается на соответствующую ось (не показана) буксы 19 с возможностью вращения относительно нее. Каждый из измельчающих валков 18 закреплен соответствующим образом с возможностью перемещения относительно верхней поверхности - как показано со ссылкой на фиг.1 - измельчающего стола 14. Для этого каждый из измельчающих валков 18 имеет систему 20 нагружения буксы с электронным управлением, соединенную с измельчающим валком с возможностью взаимодействия с ним посредством буксы 19. Каждая из систем 20 нагружения букс функционирует для создания механической нагрузки, действующей со стороны пружины на соответствующий измельчающий валок 18 для приложения требуемой величины усилия к твердому топливу, размещенному на измельчающем столе 14, для обеспечения заданного тонкого измельчения твердого топлива.
Материал, представляющий собой твердое топливо, например, уголь, который подвергается тонкому измельчению в среднеходной валковой мельнице 10, подается в нее посредством использования подающих средств любого пригодного обычного типа, таких как ленточный питатель (не показан). При свободном падении с ленточного питателя (не показан) уголь поступает в среднеходную валковую мельницу 10 из средства для подачи угля, обозначенного в общем ссылочной позицией 22. Средство 22 для подачи угля включает в себя трубу 24 с соответствующими размерами, имеющую один конец, который выступает наружу из корпуса 12 сепаратора и предпочтительно заканчивается воронкообразным элементом (не показан). Воронкообразный элемент (не показан) выполнен с формой, обеспечивающей возможность облегчения улавливания частиц угля, падающих с ленточного питателя (не показан), и направления частиц угля в трубу 24. Другой конец 26 трубы 24 средства 22 для подачи угля функционирует для осуществления выгрузки угля на поверхность измельчающего стола 14. Как показано на фиг.1, конец 26 трубы удерживается внутри корпуса 12 сепаратора так, что конец 26 трубы будет выровнен соосно с валом 16, и расположен на некотором расстоянии от выпуска 28, выполненного в классификаторе 30, через который уголь проходит во время подачи его на поверхность измельчающего стола 14.
Газ, такой как воздух, используется для перемещения более тонко измельченного угля с измельчающего стола 14 через внутреннее пространство корпуса 12 сепаратора для выпуска его из среднеходной валковой мельницы 10 тонкого помола. Воздух поступает в корпус 12 сепаратора через соответствующее отверстие (не показано), выполненное в нем для этого. Воздух проходит в множество кольцевых зазоров 32 из вышеуказанного отверстия (не показано) в корпусе 12 сепаратора. Множество кольцевых зазоров 32 образованы между окружной периферией измельчающего стола 14 и внутренней поверхностью стенки корпуса 12 сепаратора. Воздух при выходе его из кольцевых зазоров 32 отклоняется над измельчающим столом 14 посредством расположенных соответствующим образом, отклоняющих средств (не показаны). Один подобный вариант отклоняющего средства (не показан), который пригоден для данной цели в среднеходной валковой мельнице 10 по фиг.1, образует предмет патента США No. 4,234,132, который выдан 18 ноября 1980 на имя T.V. Maliszewski, Jr. и который переуступлен тому же заявителю, что и заявитель данной заявки.
Пока воздух проходит по траектории, описанной выше, уголь, размещенный на поверхности измельчающего стола 14, подвергается тонкому измельчению посредством измельчающих валков 18. По мере тонкого измельчения угля частицы отбрасываются под действием центробежной силы наружу от центра измельчающего стола 14. Когда частицы углы достигают периферийной окружной зоны измельчающего стола 14, они захватываются воздухом, выходящим из кольцевых зазоров 32 и перемещаются вместе с ним. После этого комбинированный поток воздуха и частиц угля улавливается отклоняющим средством (не показано). Отклоняющее средство заставляет комбинированный поток воздуха и частиц угля отклоняться над измельчающим столом 14. В процессе осуществления изменения направления траектории течения данного комбинированного потока воздуха и частиц угля, подлежащего отклонению над измельчающим столом 14, самые тяжелые частицы угля вследствие того, что они имеют большую инерцию, отделяются от воздушной струи и падают обратно на измельчающий стол 14, после чего они подвергаются дополнительному тонкому измельчению. С другой стороны, более легкие частицы угля продолжают перемещаться в воздушной струе вследствие того, что они имеют меньшую инерцию.
После того как комбинированный поток воздуха и оставшихся частиц угля выйдет из зоны, на которую воздействует вышеуказанное отклоняющее средство (не показано), он проходит в классификатор 30. Классификатор 30, функционирующий в соответствии с обычной практикой и хорошо известный специалистам в данной области техники, осуществляет дополнительную сортировку частиц угля, которые остались в воздушном потоке/воздушной струе. То есть те частицы тонко измельченного угля, которые имеют заданный размер частиц, проходят через классификатор 30 и вместе с воздухом выпускаются из среднеходной валковой мельницы 10 через выпуски 34. Однако частицы угля, имеющие размер, превышающий заданный, возвращаются на поверхность измельчающего стола 14, после чего они подвергаются дополнительному тонкому измельчению. После этого данные частицы угля подвергаются повторению процесса, описанного выше. То есть частицы отбрасываются в радиальном направлении наружу от измельчающего стола 14, захватываются воздухом, выходящим из кольцевых зазоров 32, перемещаются вместе с воздухом к отклоняющему средству (не показано), отклоняются в обратном направлении над измельчающим столом 14 посредством отклоняющего средства (не показано), при этом более тяжелые частицы падают обратно на измельчающий стол 14, более легкие частицы перемещаются в классификатор 30, то есть частицы, которые имеют надлежащий размер, проходят через классификатор 30 и выходят из среднеходной валковой мельницы 10 через выпуски 34.
Величина усилия, которое должно быть приложено измельчающими валками 18 для обеспечения заданной степени тонкого измельчения угля, будет варьироваться в зависимости от ряда факторов. Другими словами, величина усилия, которое измельчающие валки 18 должны прикладывать для выполнения заданного тонкого измельчения угля, главным образом зависит от количества, например, от толщины слоя, угля, имеющегося на измельчающем столе 14. В свою очередь, количество угля, который размещен на измельчающем столе 14, зависит от производительности, с которой работает среднеходная валковая мельница 10 для получения тонкоизмельченного угля.
Величина измельчающего усилия, которое измельчающие валки 18 прикладывают к углю, находящемуся на измельчающем столе 14, зависит от величины усилия, с которым измельчающие валки 18 поджимаются для входа в контакт с углем, находящимся на столе 14. Измельчающий валок 18 закреплен с возможностью его поворота вокруг оси 36 поворота для входа в контакт и выхода из контакта с углем, размещенным на измельчающем столе 14. Несмотря на то, что только один измельчающий валок 18 показан на фиг.1, и несмотря на то, что данное рассмотрение направлено на один измельчающий валок 18, следует понимать, что среднеходная валковая мельница 10 обычно предусмотрена с множеством измельчающих валков 18, например, с числом валков, предпочтительно равным трем, и что данное рассмотрение равным образом применимо к каждому из множества измельчающих валков 18.
Измельчающий валок 18 выполнен с возможностью смещения его под действием усилия пружины для входа в контакт и выхода из контакта с углем, находящимся на измельчающем столе 14. Более конкретно, усилие пружины, приложенное к измельчающему валку 18, приложено посредством системы 20 нагружения буксы с электронным управлением. То есть в соответствии с наилучшим вариантом осуществления изобретения, каждый из трех измельчающих валков 18, которыми оснащена среднеходная валковая мельница 10, имеет соединенную с ним с возможностью взаимодействия, новую и улучшенную систему 20 нагружения буксы с электронным управлением. Тем не менее, поскольку каждая из трех систем 20 нагружения букс с электронным управлением идентична по конструкции и способу работы, полагают, что для обеспечения понимания ее, а также в интересах обеспечения ясности иллюстрации на чертежах, достаточно показать только одну из трех систем 20 нагружения букс на фиг.1.
Система 20 нагружения буксы в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает управление и регулирование амплитуды нагрузки, приложенной к буксе 19 мельницы 10 тонкого помола. Система 20 нагружения буксы состоит из узла 40 с цилиндрической винтовой пружиной, редуктора 42, двигателя 44, управляющего устройства 46 и пользовательского интерфейса 48. Система 20 нагружения буксы обеспечивает электронное управление и регулирование усилия, приложенного к буксе 19, в результате чего обеспечивается увеличение или уменьшение нагрузки, которую измельчающий валок 18 прикладывает к материалу, подвергаемому тонкому измельчению.
Узел 40 с цилиндрической винтовой пружиной включает в себя резьбовую шпильку 50, предназначенную для предварительного нагружения пружины и выполненную так, чтобы она продолжалась по существу по всей длине узла с цилиндрической винтовой пружиной. Шпилька 50 для предварительного нагружения расположена в трубчатом корпусе 52. При наличии наружного конца 54 шпильки 50 для предварительного нагружения, расположенной в корпусе 52 узла 40 с цилиндрической винтовой пружиной так, как показано на фиг.2, наружный конец 54 шпильки для предварительного нагружения выступает наружу из корпуса для входа тем самым во взаимодействие с редуктором 42, таким как вертикальный редуктор, как показано.
Как лучше всего показано на фиг.1 и 2, корпус 52 включает в себя кольцевой фланец 56, расположенный между концами узла 40 с пружиной для крепления узла с пружиной к стенке 12 мельницы 10. Кольцевой фланец прикреплен регулируемым образом к стенке 12 мельницы посредством множества резьбовых шпилек 58, при этом один конец данных шпилек входит в резьбовое соединение со стенкой мельницы, а другой конец входит во фланец 56 корпуса через отверстия, выполненные в нем. Фланец 56 прикреплен к резьбовым шпилькам посредством двух резьбовых крепежных деталей 60.
Внутренний конец 62 шпильки 50, предназначенной для предварительного нагружения пружины, например, бронзовая направляющая втулка, расположен в контактном опорном элементе 64, предназначенном для контакта с консольной буксой 19. Как показано, шпилька 50 для предварительного нагружения входит в отверстие 71, выполненное во внутреннем конце 66 контактного опорного элемента 64. Контактный опорный элемент прикреплен с возможностью скольжения к корпусу 52 посредством торцевой крышки 72, прикрепленной к корпусу, так, что контактный опорный элемент 64 выступает через торцевую крышку и из торцевой крышки на выбираемое расстояние. Наружный конец 76 контактного опорного элемента 64 является по существу цилиндрическим и имеет плоскую поверхность 74 контактного взаимодействия. Радиальный фланец 80 продолжается в направлении вдоль окружности вокруг внутреннего конца 66 контактного опорного элемента, будучи расположенным на заданном расстоянии от внутреннего конца. Внутренняя поверхность 82 фланца 80 образует опорную поверхность для пружины, предназначенную для одного конца цилиндрической винтовой пружины 86, а наружная поверхность 88 фланца образует опорную поверхность для одного конца амортизирующего буфера 90. Торцевая крышка 72 корпуса обеспечивает другую опорную поверхность для другого конца амортизирующего буфера 90. Цилиндрическая винтовая пружина 86 создает необходимое усилие пружины, действующее на контактный опорный элемент для принудительного смещения буксы 19 и валка 18 для ввода его в контакт со слоем материала, подлежащего измельчению, который размещен на измельчающем столе 14.
Другой конец цилиндрической винтовой пружины 86 входит в контакт с по существу L-образным, кольцевым опорным элементом 92, расположенным с возможностью скольжения на шпильке 50 для предварительного нагружения. Кольцевой опорный элемент опирается с возможностью перемещения на кольцевую втулку 94. Наружная поверхность 96 втулки 94 входит в скользящий контакт с внутренней поверхностью 92 корпуса 52. Аксиальное перемещение кольцевой втулки 94 и, следовательно, сжатие и ослабление сжатия цилиндрической винтовой пружины 86 обеспечиваются посредством гайки 100, входящей в резьбовое соединение с резьбовой шпилькой 50. Гайка расположена частично внутри втулки 94 и входит в контакт с втулкой у внутренней кольцевой стенки 102. Как будет описано ниже более подробно, когда шпилька 50 для предварительного нагружения вращается, гайка 100 перемещается в аксиальном направлении вдоль шпильки для сжатия или ослабления сжатия цилиндрической винтовой пружины 86 для создания заданного сжимающего усилия, действующего на контактный опорный элемент 64. В одном приведенном в качестве примера варианте осуществления гайка 100 образована из металлического материала, такого как бронза.
Как показано на фиг.2, часть 104 втулки 94 продолжается в радиальном направлении через отверстие или паз 106 в корпусе 52. Контактная пластина 108 расположена на выступающей части 104 втулки 94. Контактная пластина 108 расположена с возможностью контакта с двумя контактными выключателями 110, 112, прикрепленными к корпусу 52 над отверстием 106 в корпусе 52. Когда пластина 108 перемещается в боковом направлении вдоль отверстия 106 совместно с перемещением втулки 94 и гайки 100, пластина контактирует с одним из контактных выключателей 110, 112. Наружный выключатель 110 обеспечивает выдачу электрического сигнала, характеризующего положение минимума или исходное положение втулки, и внутренний выключатель 112 обеспечивает выдачу сигнала, характеризующего положение максимума или конечное положение втулки 94.
Наружный конец 54 шпильки 50 для предварительного нагружения опирается в корпусе 52 на подшипниковый узел 114, включающий в себя упорный подшипник 116 и конический роликовый подшипник 118. Подшипниковый узел 114 включает в себя кольцевую наружную опору 120 подшипника и кольцевую внутреннюю опору 122 подшипника, предназначенные для удерживания подшипников в неподвижной опоре шпильки для предварительного нагружения. Наружная опора 120 подшипника включает в себя фланцевый конец 126, который входит в контакт с фланцевым концом 126 корпуса 52 для установки подшипникового узла 114 в заданном месте на шпильке 50 для предварительного нагружения.
Вертикальный редуктор 42, широко известный в данной области техники, входит в контактное взаимодействие с наружным концом 54 шпильки 50 для предварительного нагружения, выступающим из узла 40 с цилиндрической винтовой пружиной. Вертикальный вал 128 редуктора вращается, в результате чего вращение вала преобразуется во вращение шпильки 50 для предварительного нагружения. В ответ на управляющий сигнал 130 от управляющего устройства или процессора 46, двигатель 44, такой как бесщеточный серводвигатель, работает в течение выбранного промежутка времени или вращается выбранное число раз для обеспечения вращения шпильки 50 для предварительного нагружения и, следовательно, перемещения гайки 100 и втулки 94 для сжатия или ослабления сжатия цилиндрической винтовой пружины 86 для создания заданного усилия пружины, действующего на контактный опорный элемент 64, что обеспечивает приложение заданного усилия со стороны валка 18 к измельчающему столу 14. Серводвигатель 44 может быть приведен в действие в конфигурации с обратной связью, при этом датчик 134 обеспечивает выдачу сигнала, характеризующего радиальное положение ведущего вала двигателя. Подобный датчик 134 включает в себя круговой датчик положения, при этом круговой датчик положения определяет угловое положение ведущего вала или ротора серводвигателя 44.
Управляющее устройство 46 выдает управляющий сигнал 130 серводвигателю 44 для сжатия или ослабления сжатия цилиндрической винтовой пружины 86 узла 40 с цилиндрической винтовой пружиной в ответ на входной сигнал 132 пользователя, характеризующий заданное сжатие цилиндрической винтовой пружины или заданное сжимающее усилие, прикладываемое контактным опорным элементом 64 к головке 70 буксы. Круговой датчик 134 положения обеспечивает выдачу сигнала 136, характеризующего положение гайки 100 и втулки 94 вдоль шпильки 50 для предварительного нагружения. Зная характеристику цилиндрической винтовой пружины, такую как характеристики сжатия и размеры, можно определить сжимающее усилие, прикладываемое контактным опорным элементом 64 к головке 70 буксы. Положение и/или сжимающее усилие могут отображаться для пользователя посредством цифрового дисплея 138 или экранного монитора 140, расположенного на пользовательском интерфейсе 48 или соединенного с пользовательским интерфейсом 48, в ответ на сигнал 142, выдаваемый управляющим устройством 46. В ответ на отображаемую величину пользователь может привести в действие переключатель (не показан) для выдачи управляющего сигнала 132 для увеличения или уменьшения сжатия цилиндрической винтовой пружины 86. Как только сжатие цилиндрической винтовой пружины 86 будет задано, положение гайки 100 будет оставаться таким положением, которое задано пользователем, до тех пор, пока оно не будет изменено. Таким образом, сервосистема 20 нагружения буксы позволяет устранить регулирование усилия пружины вручную за счет включения электронного интерфейса с нажимаемыми вручную кнопками для изменения нагружения буксы 19. В альтернативном варианте пользователь может вводить посредством пользовательского интерфейса 48, такого как клавиатура и переключатели, заданное значение нагрузки для буксы, в результате чего управляющее устройство выдает управляющий сигнал 132 для регулирования сжимающего усилия соответствующим образом.
Посредством использования бесщеточного серводвигателя 44 с круговым датчиком 134 положения вместе с редуктором 42 с большим передаточным отношением и устройством 138 цифровой индикации, усилие, приложенное к буксе 19, может быть пошагово отрегулировано для обеспечения его соответствия требованиям к тонкому измельчению во время работы мельницы 10. Кроме того, устройство 46 сервоуправления нагружением буксы и пользовательский интерфейс 48 позволяют пользователю сформировать заданные уровни нагружения буксы, которые могут быть выбраны и введены посредством пользовательского интерфейса 48. Данная новая сервосистема 20 нагружения позволяет устранить применение гидравлики и уменьшить износ редуктора 42 и серводвигателя 44 благодаря тому, что сервовинт 86 и редуктор не зависят от усилий, прикладываемых буксой 19 и узлом 86 с пружиной. При сравнении с гидравлической системой нагружения буксы можно отметить, что сервосистема 20 нагружения буксы является менее дорогой, требует меньшего технического обслуживания и обеспечивает заданные значения нагрузки, выбираемые посредством интерфейса 48 оператора.
Несмотря на то, что отдельные управляющее устройство 46 и пользовательский интерфейс 48 проиллюстрированы в качестве отдельных элементов, настоящее изобретение предусматривает то, что данные элементы могут быть объединены в один элемент, такой как компьютер или система цифрового управления установкой. Кроме того, несмотря на то, что описан круговой датчик положения, предназначенный для выдачи сигнала обратной связи, характеризующего положение гайки 100 и втулки 94 вдоль шпильки 50 для предварительного нагружения, будет понятно, что может быть использовано любое устройство, которое может обеспечить выдачу сигнала, характеризующего положение, в системе с обратной связью, такое как кодовый датчик положения или преобразователь перемещения.
Как описано выше, контактные выключатели 110, 112 обеспечивают выдачу соответствующих сигналов 144, 146 положения, указывающих соответственно на положение минимума и максимума для гайки 100 и втулки 94. В ответ на срабатывание контактного выключателя 110, 112 управляющее устройство 46 будет ограничивать перемещение гайки и втулки таким образом, что гайка и втулка не будут перемещаться за пределы перемещения, заданные управляющими выключателями.
Далее будет приведено описание способа работы сервосистемы 20 нагружения буксы с электронным управлением, которая образует предмет настоящего изобретения, в связи с работой мельницы 10. В способе работы сервосистемы 20 нагружения буксы заданное или требуемое значение регулируемой нагрузки выбирают посредством интерфейса 48 пользователя/оператора. В качестве альтернативы, нагрузка на буксу может быть увеличена или уменьшена посредством нажатия кнопки или выключателя, что обеспечивает генерирование управляющего сигнала для соответствующего увеличения или уменьшения сжатия цилиндрической винтовой пружины 86. Серводвигатель 46 обеспечивает вращение шпильки 50 для предварительного нагружения (или сервовинта) в узле 40 с цилиндрической винтовой пружиной в надлежащем направлении посредством редуктора с большим передаточным отношением. При повороте шпильки 50 для предварительного нагружения бронзовая гайка 100 и втулка 94 перемещаются в аксиальном направлении вдоль шпильки для сжатия или ослабления сжатия пружины 86. Нагрузка, зависящая от линейного перемещения шпильки 50 для предварительного нагружения и предварительно рассчитанного усилия пружины, создаваемого пружиной 86, и приложенная к буксе 19, отображается на интерфейсе 48 оператора. Как только заданный уровень нагружения буксы будет достигнут, серводвигатель 44 может быть выключен, поскольку узел 40 с пружиной обеспечивает поддержание выбранного нагружения буксы 19.
Следует понимать, что настоящее изобретение применимо к любому типу мельниц маятникового типа, имеющих вертикальный измельчающий диск и измельчающие валки, к которым относятся Raymond® Roller Mill и мельницы от других производителей с аналогичными конструкциями. Кроме того, следует понимать, что настоящее изобретение применимо к мельнице со столом любого типа, которая требует наличия гидравлики или пружин для задания давления валков. Настоящее изобретение также может быть использовано для измельчения множества разных материалов, таких как известняк, глины, гипс и фосфатная порода, среди прочего.
Кроме того, настоящее изобретение предусматривает то, что деформация пружины каждой системы 20 нагружения буксы, предусмотренной в мельнице 10, может отслеживаться, и затем предварительное нагружение пружины может быть избирательно отрегулировано с помощью электронных средств так, что деформация пружины каждой из систем нагружения букс в мельнице 10 будет приблизительно одинаковой для поддержания измельчающих усилий по существу одинаковыми и сбалансированными, чтобы посредством этого уменьшить изгибающий момент основного вала мельницы. Кроме того, система(ы) 20 нагружения буксы (букс) может (могут) быть отрегулирована(ы) с помощью электронных средств в ответ на сигнал от устройства контроля вибраций, которое измеряет уровень вибраций мельницы. В ответ на сигнал от устройства контроля вибраций осуществляется управление системами 20 нагружения букс с помощью электронных средств для уменьшения и уравновешивания измельчающих усилий с целью уменьшения разрушительных вибраций.
Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на различные приведенные в качестве примера варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения могут быть выполнены и элементы вариантов осуществления могут быть заменены эквивалентами, не выходя за рамки объема изобретения. Кроме того, многие модификации могут быть выполнены для адаптации определенной ситуации или материала к идеям изобретения, не выходя за рамки его основного объема. Следовательно, подразумевается, что изобретение не ограничено конкретным вариантом осуществления, раскрытым в качестве наилучшего варианта, предусмотренного для осуществления данного изобретения, и изобретение будет включать все варианты осуществления, находящиеся в пределах объема приложенной формулы изобретения.
1. Мельница для тонкого измельчения материала, содержащая:
измельчающий стол, установленный с возможностью вращения на валу,
измельчающий валок, выполненный с возможностью вращения посредством буксы, установленной с возможностью ее поворота и перемещения измельчающего валка для ввода его в контакт и вывода его из контакта с материалом, размещенным на измельчающем столе; и
систему нагружения буксы, связанную с буксой для приложения усилия пружины к измельчающему валку, при этом система нагружения буксы содержит:
пружину, имеющую первый конец, связанный с буксой, который прикладывает усилие пружины к буксе;
шпильку для предварительного нагружения, связанную с пружиной, которая изменяет усилие пружины, создаваемое пружиной, под действием поворота шпильки для предварительного нагружения; и
двигатель, связанный со шпилькой для предварительного нагружения, который поворачивает шпильку для предварительного нагружения в ответ на управляющий сигнал, характеризующий заданное усилие пружины.
2. Мельница по п.1, дополнительно содержащая узел с гайкой для регулирования пружины, входящий в резьбовое соединение со шпилькой для предварительного нагружения, при этом узел с гайкой для регулирования пружины входит в контактное взаимодействие с пружиной и перемещается вдоль шпильки для предварительного нагружения для изменения нагрузки, создаваемой пружиной, под действием поворота шпильки для предварительного нагружения.
3. Мельница по п.1, дополнительно содержащая круговой датчик положения, который обеспечивает сигнальное оповещение об угловом положении шпильки для предварительного нагружения.
4. Мельница по п.1, дополнительно содержащая датчик, указывающий положение узла с гайкой для регулирования пружины.
5. Мельница по п.1, дополнительно содержащая управляющее устройство, которое определяет параметр, характеризующий усилие пружины.
6. Мельница по п.1, дополнительно содержащая пользовательский интерфейс для обеспечения для пользователя возможности выбора задаваемого усилия пружины.
7. Мельница по п.1, дополнительно содержащая управляющее устройство, которое выдает управляющий сигнал в ответ на данные, введенные пользователем.
8. Мельница по п.1, дополнительно содержащая датчик, который выдает сигнал, характеризующий заданное положение минимума и/или максимума для узла с гайкой для регулирования пружины.
9. Система нагружения буксы для мельницы тонкого помола, содержащая:
пружину, имеющую первый конец, связанный с буксой, который прикладывает усилие пружины к буксе;
шпильку для предварительного нагружения, связанную с пружиной, которая изменяет усилие пружины, создаваемое пружиной, под действием поворота шпильки для предварительного нагружения; и
двигатель, связанный со шпилькой для предварительного нагружения, который поворачивает шпильку для предварительного нагружения в ответ на управляющий сигнал, характеризующий заданное усилие пружины.
10. Система по п.9, дополнительно содержащая узел с гайкой для регулирования пружины, входящий в резьбовое соединение со шпилькой для предварительного нагружения, при этом узел с гайкой для регулирования пружины входит в контактное взаимодействие с пружиной и перемещается вдоль шпильки для предварительного нагружения для изменения нагрузки, создаваемой пружиной, под действием поворота шпильки для предварительного нагружения.
11. Система по п.9, дополнительно содержащая упорный подшипник и конический подшипник, обеспечивающие опору с возможностью вращения для части шпильки для предварительного нагружения.
12. Система по п.9, дополнительно содержащая вертикальный редуктор, входящий в контактное взаимодействие с одним концом шпильки для предварительного нагружения, и двигатель для поворота шпильки для предварительного нагружения в ответ на работу двигателя.
13. Система по п.9, дополнительно содержащая круговой датчик положения, который обеспечивает сигнальное оповещение об угловом положении шпильки для предварительного нагружения.
14. Система по п.9, дополнительно содержащая датчик положения, указывающий положение узла с гайкой для регулирования пружины.
15. Система по п.9, в которой двигатель включает в себя серводвигатель, который обеспечивает выдачу сигнала, характеризующего угловое положение приводного вала двигателя.
16. Система по п.9, дополнительно содержащая управляющее устройство, которое определяет параметр, характеризующий усилие пружины.
17. Система по п.9, дополнительно содержащая пользовательский интерфейс для обеспечения для пользователя возможности выбора задаваемого усилия пружины.
18. Система по п.9, дополнительно содержащая управляющее устройство, которое выдает управляющий сигнал в ответ на данные, введенные пользователем.
19. Система по п.9, дополнительно содержащая датчик, который выдает сигнал, характеризующий заданное положение минимума и/или максимума для узла с гайкой для регулирования пружины.
20. Способ тонкого измельчения материала, включающий:
приложение усилия пружины посредством системы нагружения буксы для перемещения измельчающего валка посредством буксы для ввода его в контактное взаимодействие и вывода его из контактного взаимодействия с измельчающим столом;
поворот шпильки для предварительного нагружения, предусмотренной в системе нагружения буксы, для ввода ее в контакт с пружиной, которая создает усилие пружины, при этом двигатель поворачивает шпильку для предварительного нагружения в ответ на управляющий сигнал, характеризующий заданное усилие пружины.
